ShowDiffraction demo tour

import%20marimo%0A%0A__generated_with%20%3D%20%220.23.13%22%0Aapp%20%3D%20marimo.App(width%3D%22medium%22%2C%20app_title%3D%22ShowDiffraction%20demo%20tour%22)%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_()%3A%0A%20%20%20%20import%20sys%0A%0A%20%20%20%20import%20marimo%20as%20mo%0A%0A%20%20%20%20return%20mo%2C%20sys%0A%0A%0A%40app.cell%0Aasync%20def%20_(mo%2C%20sys)%3A%0A%20%20%20%20%23%20Vendored%20wheels%20from%20public%2F%20(same%20origin)%3B%20scipy%20up%20front%20because%20the%0A%20%20%20%20%23%20tour%20runs%20the%20full%20analysis%20immediately.%0A%20%20%20%20_VENDORED%20%3D%20%5B%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22anywidget-0.11.0-py3-none-any.whl%22%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22comm-0.2.3-py3-none-any.whl%22%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22ipywidgets-8.1.8-py3-none-any.whl%22%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22jupyterlab_widgets-3.0.16-py3-none-any.whl%22%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22psygnal-0.15.1-py3-none-any.whl%22%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22typing_extensions-4.16.0-py3-none-any.whl%22%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22widgetsnbextension-4.0.15-py3-none-any.whl%22%2C%0A%20%20%20%20%5D%0A%20%20%20%20if%20sys.platform%20%3D%3D%20%22emscripten%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20import%20micropip%20as%20_mp%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20_base%20%3D%20mo.notebook_location()%20%2F%20%22public%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20with%20mo.status.spinner(title%3D%22Loading%20analysis%20engine%E2%80%A6%22)%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20await%20_mp.install(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Bstr(_base%20%2F%20%22wheels%22%20%2F%20w)%20for%20w%20in%20_VENDORED%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%2B%20%5Bstr(_base%20%2F%20%22showdiffraction_live-0.1.0-py3-none-any.whl%22)%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20await%20_mp.install(%22scipy%22)%0A%20%20%20%20ready%20%3D%20True%0A%20%20%20%20return%20(ready%2C)%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(ready)%3A%0A%20%20%20%20import%20io%0A%0A%20%20%20%20import%20numpy%20as%20np%0A%0A%20%20%20%20from%20showdiffraction_live%20import%20ShowDiffraction%0A%20%20%20%20from%20showdiffraction_live.crystal%20import%20PHASE_LIBRARY%2C%20library_phase%0A%0A%20%20%20%20assert%20ready%0A%20%20%20%20return%20PHASE_LIBRARY%2C%20ShowDiffraction%2C%20io%2C%20library_phase%2C%20np%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(mo)%3A%0A%20%20%20%20mo.md(%22%22%22%0A%20%20%20%20%23%20ShowDiffraction%20demo%20tour%0A%0A%20%20%20%20A%20real%20selected-area%20electron%20diffraction%20pattern%2C%20analyzed%20start%20to%20finish%0A%20%20%20%20in%20your%20browser.%20Python%20runs%20in%20WebAssembly%3B%20nothing%20is%20uploaded%20anywhere.%0A%0A%20%20%20%20The%20pattern%20below%20is%20Fe3O4%20(magnetite)%20nanoparticles%20on%20an%20amorphous%20carbon%0A%20%20%20%20support.%20One%20call%20ran%20the%20whole%20pipeline%3A%20center%20refinement%2C%20ring%20detection%0A%20%20%20%20(support%20halo%20excluded)%2C%20camera-constant%20calibration%20against%20the%20Fe3O4%0A%20%20%20%20lattice%2C%20per-ring%20profile%20fits%2C%20and%20hkl%20indexing.%20Pan%2C%20zoom%2C%20and%20open%20the%0A%20%20%20%20side%20panels%20to%20explore.%0A%20%20%20%20%22%22%22)%0A%20%20%20%20return%0A%0A%0A%40app.cell%0Aasync%20def%20_(io%2C%20mo%2C%20np%2C%20sys)%3A%0A%20%20%20%20import%20pathlib%0A%0A%20%20%20%20_loc%20%3D%20mo.notebook_location()%20%2F%20%22public%22%20%2F%20%22fe3o4_saed_512.npy%22%0A%20%20%20%20if%20sys.platform%20%3D%3D%20%22emscripten%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20from%20pyodide.http%20import%20pyfetch%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20_bytes%20%3D%20await%20(await%20pyfetch(str(_loc))).bytes()%0A%20%20%20%20else%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20_bytes%20%3D%20pathlib.Path(_loc).read_bytes()%0A%20%20%20%20real_pattern%20%3D%20np.load(io.BytesIO(_bytes)%2C%20allow_pickle%3DFalse)%0A%20%20%20%20return%20(real_pattern%2C)%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(ShowDiffraction%2C%20mo%2C%20real_pattern)%3A%0A%20%20%20%20real%20%3D%20ShowDiffraction(real_pattern%2C%20title%3D%22Fe3O4%20SAED%20(real)%22%2C%20offline%3DTrue%2C%20verbose%3DFalse)%0A%20%20%20%20real.phase_name%20%3D%20%22Fe3O4%22%0A%20%20%20%20real.run_auto(max_rings%3D5%2C%20exclude_radius%3D70)%0A%20%20%20%20real.fit_ring_profile()%0A%20%20%20%20real_viewer%20%3D%20mo.ui.anywidget(real)%0A%20%20%20%20real_viewer%0A%20%20%20%20return%20(real%2C)%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(mo%2C%20real)%3A%0A%20%20%20%20_rows%20%3D%20%22%5Cn%22.join(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20f%22%7C%20%7Br%5B'id'%5D%7D%20%7C%20%7Br%5B'radius_px'%5D%3A.1f%7D%20%7C%20%7Br.get('d_spacing')%20or%200%3A.3f%7D%20%7C%20%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20f%22%7Br.get('hkl')%20or%20'-'%7D%20%7C%20%7B100%20*%20(r.get('d_error')%20or%200)%3A.2f%7D%20%7C%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20r%20in%20real.rings%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20mo.md(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20f%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%23%20What%20it%20measured%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20Refined%20center%20(%7Breal.center_row%3A.1f%7D%2C%20%7Breal.center_col%3A.1f%7D)%2C%20camera%20constant%0A%20%20%20%20%20%20%20%20k%20%3D%20%7Breal.k_pixel_size%3A.5f%7D%201%2F%C3%85%20per%20pixel%20(calibration%20rms%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7Breal.calibration_rms_px%3A.2f%7D%20px)%2C%20%7Blen(real.rings)%7D%20rings%20indexed.%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C%20ring%20%7C%20radius%20(px)%20%7C%20d%20(%C3%85)%20%7C%20hkl%20%7C%20%CE%94d%20(%25)%20%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C---%7C---%7C---%7C---%7C---%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7B_rows%7D%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7Breal.phase_match%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20return%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(library_phase%2C%20mo%2C%20real)%3A%0A%20%20%20%20_names%20%3D%20(%22Fe3O4%22%2C%20%22%CE%B3-Fe2O3%22%2C%20%22%CE%B1-Fe2O3%20(hematite)%22%2C%20%22%CE%B1-Fe%22)%0A%20%20%20%20_reports%20%3D%20real.identify_phase(%5Blibrary_phase(n)%20for%20n%20in%20_names%5D)%0A%0A%20%20%20%20def%20_err_text(c)%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20%22n%2Fa%22%20if%20c%5B%22mean_err%22%5D%20is%20None%20else%20f%22%7B100%20*%20c%5B'mean_err'%5D%3A.2f%7D%25%22%0A%0A%20%20%20%20_rows%20%3D%20%22%5Cn%22.join(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20f%22%7C%20%7Bc%5B'name'%5D%7D%20%7C%20%7Bc%5B'matched'%5D%7D%2F%7Bc%5B'n_obs'%5D%7D%20%7C%20%7B_err_text(c)%7D%20%7C%22%20for%20c%20in%20_reports%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20mo.md(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20f%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%23%20Is%20it%20really%20magnetite%3F%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20Identification%20here%20is%20a%20verification%20aid%3A%20rank%20the%20phases%20you%20expect%20by%20how%0A%20%20%20%20%20%20%20%20well%20their%20line%20positions%20explain%20the%20measured%20rings.%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C%20candidate%20%7C%20lines%20matched%20%7C%20mean%20%CE%94d%20%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7C---%7C---%7C---%7C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7B_rows%7D%0A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20Fe3O4%20and%20%CE%B3-Fe2O3%20differ%20by%200.5%25%20in%20lattice%20constant%2C%20so%20five%20ring%20positions%0A%20%20%20%20%20%20%20%20keep%20the%20two%20spinels%20close.%20That%20is%20the%20honest%20answer%20from%20ring%20positions%0A%20%20%20%20%20%20%20%20alone%3B%20separating%20them%20needs%20chemistry%20(EDS)%20or%20intensities.%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20return%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(mo)%3A%0A%20%20%20%20mo.md(%22%22%22%0A%20%20%20%20%23%23%20Close%20the%20loop%20yourself%0A%0A%20%20%20%20Pick%20a%20phase%20and%20a%20camera%20constant.%20The%20page%20synthesizes%20that%20phase's%0A%20%20%20%20diffraction%20rings%20from%20its%20lattice%2C%20then%20hands%20the%20image%20to%20the%20same%0A%20%20%20%20pipeline%2C%20blind.%20Compare%20what%20it%20recovers%20with%20what%20you%20set.%0A%20%20%20%20%22%22%22)%0A%20%20%20%20return%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(PHASE_LIBRARY%2C%20mo)%3A%0A%20%20%20%20_cubic%20%3D%20sorted(n%20for%20n%2C%20e%20in%20PHASE_LIBRARY.items()%20if%20%22c%22%20not%20in%20e%20and%20%22gamma%22%20not%20in%20e)%0A%20%20%20%20phase_pick%20%3D%20mo.ui.dropdown(options%3D_cubic%2C%20value%3D%22Au%22%2C%20label%3D%22Phase%22)%0A%20%20%20%20k_pick%20%3D%20mo.ui.slider(3.0%2C%208.0%2C%20value%3D5.0%2C%20step%3D0.5%2C%20label%3D%22k%20(10%E2%81%BB%C2%B3%201%2F%C3%85%20per%20px)%22)%0A%20%20%20%20noise_pick%20%3D%20mo.ui.slider(0%2C%20100%2C%20value%3D40%2C%20step%3D20%2C%20label%3D%22Shot%20noise%22)%0A%20%20%20%20mo.hstack(%5Bphase_pick%2C%20k_pick%2C%20noise_pick%5D%2C%20justify%3D%22start%22%2C%20gap%3D2)%0A%20%20%20%20return%20k_pick%2C%20noise_pick%2C%20phase_pick%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(ShowDiffraction%2C%20k_pick%2C%20library_phase%2C%20mo%2C%20noise_pick%2C%20np%2C%20phase_pick)%3A%0A%20%20%20%20_size%20%3D%20384%0A%20%20%20%20_center%20%3D%20(_size%20-%201)%20%2F%202%0A%20%20%20%20_rows_g%2C%20_cols_g%20%3D%20np.mgrid%5B0%3A_size%2C%200%3A_size%5D%0A%20%20%20%20_r%20%3D%20np.hypot(_rows_g%20-%20_center%2C%20_cols_g%20-%20_center)%0A%20%20%20%20_k%20%3D%20k_pick.value%20%2F%201000.0%0A%20%20%20%20_phase%20%3D%20library_phase(phase_pick.value)%0A%20%20%20%20_img%20%3D%20300.0%20*%20np.exp(-(_r**2)%20%2F%20(2%20*%207.0**2))%20%2B%2015.0%20*%20np.exp(-_r%20%2F%2045.0)%0A%20%20%20%20for%20_refl%20in%20_phase.reflections(d_min%3D1.0%20%2F%20(_k%20*%20(_size%20%2F%202%20-%2012)))%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20_img%20%2B%3D%2030.0%20*%20np.exp(-((_r%20-%201.0%20%2F%20(_refl%5B%22d%22%5D%20*%20_k))%20**%202)%20%2F%20(2%20*%202.2**2))%0A%20%20%20%20if%20noise_pick.value%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20_img%20%3D%20np.random.default_rng(0).poisson(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20noise_pick.value%20*%20(_img%20%2F%20_img.max()%20%2B%200.02)%0A%20%20%20%20%20%20%20%20).astype(np.float32)%0A%20%20%20%20synth%20%3D%20ShowDiffraction(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20_img.astype(np.float32)%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20title%3Df%22Synthetic%20%7Bphase_pick.value%7D%22%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20offline%3DTrue%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20verbose%3DFalse%2C%0A%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20synth.phase_name%20%3D%20phase_pick.value%0A%20%20%20%20synth.run_auto(max_rings%3D6)%0A%20%20%20%20synth_viewer%20%3D%20mo.ui.anywidget(synth)%0A%20%20%20%20synth_viewer%0A%20%20%20%20return%20(synth%2C)%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(k_pick%2C%20mo%2C%20synth)%3A%0A%20%20%20%20_set_k%20%3D%20k_pick.value%20%2F%201000.0%0A%20%20%20%20_got%20%3D%20synth.k_pixel_size%20if%20synth.k_calibrated%20else%20None%0A%20%20%20%20_hkls%20%3D%20%22%2C%20%22.join(r.get(%22hkl%22)%20or%20%22%3F%22%20for%20r%20in%20synth.rings)%20or%20%22none%22%0A%20%20%20%20if%20_got%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20_err%20%3D%20100%20*%20abs(_got%20-%20_set_k)%20%2F%20_set_k%0A%20%20%20%20%20%20%20%20_verdict%20%3D%20(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20f%22You%20set%20k%20%3D%20%7B_set_k%3A.4f%7D.%20Blind%20recovery%3A%20k%20%3D%20%7B_got%3A.4f%7D%20%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20f%22(%7B_err%3A.2f%7D%25%20off).%20Rings%20indexed%3A%20%7B_hkls%7D.%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20)%0A%20%20%20%20else%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20_verdict%20%3D%20%22Calibration%20did%20not%20converge%20on%20this%20pattern%3B%20try%20less%20noise.%22%0A%20%20%20%20mo.md(_verdict)%0A%20%20%20%20return%0A%0A%0A%40app.cell%0Adef%20_(mo)%3A%0A%20%20%20%20mo.md(%22%22%22%0A%20%20%20%20---%0A%20%20%20%20Analyze%20your%20own%20pattern%20at%20%5Bthe%20main%20app%5D(showdiffraction.html)%3A%20drop%20a%0A%20%20%20%20%60.npy%60%2C%20%60.npz%60%2C%20or%20%60.tif%60%20and%20the%20same%20tools%20run%20on%20it%2C%20entirely%20on%20your%0A%20%20%20%20machine.%20Analysis%20code%20is%20the%20NumPy%20build%20of%0A%20%20%20%20%5Bquantem.widget%5D(https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fbobleesj%2Fquantem.widget)%20ShowDiffraction.%0A%20%20%20%20%22%22%22)%0A%20%20%20%20return%0A%0A%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20app.run()%0A